探析生物入侵對(duì)遺傳多樣性的影響

張瑞軒

摘 要：生物入侵是指某物種通過自然或人為等途徑由原生存環(huán)境進(jìn)入其他生存環(huán)境，并對(duì)其他生存環(huán)境原有生態(tài)系統(tǒng)造成影響的過程。文章通過對(duì)生物入侵后入侵物種和本土物種遺傳多樣性變化情況進(jìn)行研究，以期保護(hù)本土物種遺傳多樣性，合理管控入侵物種，達(dá)到維持生態(tài)環(huán)境平衡的目的。

關(guān)鍵詞：生物入侵；遺傳多樣性；本土物種

生物入侵一直受到全世界的廣泛關(guān)注，其引起的嚴(yán)重后果，僅次于生存環(huán)境破壞對(duì)于生物遺傳多樣性的影響。入侵物種雖然在入侵初期遺傳多樣性會(huì)暫時(shí)降低，但是隨著種群數(shù)量的增加會(huì)逐漸增加其遺傳多樣性；對(duì)于本地物種，受到生存區(qū)域減少、與入侵物種間雜交等因素影響，使得本地物種遺傳多樣性降低。

一、入侵物種遺傳多樣性變化解析

（一）定居階段

侵入其他生存環(huán)境的入侵物種種群個(gè)體數(shù)量普遍較少，在面臨新的生存環(huán)境時(shí)入侵物種需要時(shí)間來適應(yīng)新生存環(huán)境，在此過程中會(huì)損失部分種群個(gè)體，造成入侵物種遺傳多樣性暫時(shí)下降。例如，阿根廷螞蟻本身具備較強(qiáng)的攻擊性，在被引入北美之后，其攻擊性出現(xiàn)明顯減弱。究其原因在于阿根廷螞蟻在入侵北美的初級(jí)階段，其種群數(shù)量較少，在適應(yīng)環(huán)境階段損失了部分物種個(gè)體，造成入侵物種遺傳多樣性暫時(shí)降低。雖然阿根廷螞蟻在入侵后憑借強(qiáng)大的繁殖能力，使得種群數(shù)量迅速擴(kuò)大，但是不同螞蟻巢穴中的螞蟻，均擁有極其相似的遺傳基因，由于血緣選擇的原因，入侵北美的阿根廷螞蟻種群攻擊性較低，與其他巢穴的爭(zhēng)斗次數(shù)較少。在入侵物種定居階段，環(huán)境的改變會(huì)淘汰部分種群個(gè)體，使得種群整體數(shù)量降低，出現(xiàn)遺傳多樣性減少的現(xiàn)象。

（二）積累階段

入侵物種在適應(yīng)新的生存環(huán)境之后，會(huì)進(jìn)行生活習(xí)性進(jìn)化和對(duì)較弱基因淘汰的積累階段。在此過程中，入侵物種在淘汰較差基因后使得種群內(nèi)所有個(gè)體的基因保持在較高水平，并且為了適應(yīng)生存環(huán)境而產(chǎn)生的進(jìn)化又產(chǎn)生了新基因，增加了種群的遺傳多樣性。例如，非洲蜜蜂又被稱為“殺人蜂”，容易受到外部刺激而做出攻擊行為，會(huì)以結(jié)群的方式攻擊挑釁者，飛行速度較快，人和動(dòng)物在受到攻擊時(shí)較難躲避。該物種在無意間被引入美國(guó)，在種群擴(kuò)張階段，該物種改變?cè)猩盍?xí)性進(jìn)行進(jìn)化，憑借其身體強(qiáng)壯的優(yōu)勢(shì)開始在美國(guó)各地進(jìn)行筑巢。本土蜜蜂因?yàn)轱w行速度和攻擊性較弱的原因，使其無法與非洲蜜蜂形成有力競(jìng)爭(zhēng)，造成本地蜜蜂種群數(shù)量逐漸下降。在入侵物種積累階段，一方面，入侵物種的種群數(shù)量開始擴(kuò)大，另一方面，入侵物種在適應(yīng)環(huán)境過程中發(fā)生的基因突變，使得種群遺傳多樣性開始增加。

（三）爆發(fā)階段

入侵物種在種群數(shù)量較大時(shí)，開始進(jìn)入爆發(fā)階段。在該階段，部分入侵物種會(huì)通過雜交的方式加快種群遺傳多樣性增長(zhǎng)速度，以抑制本土物種遺傳多樣性增長(zhǎng)；部分入侵物種通過競(jìng)爭(zhēng)、捕食等渠道進(jìn)行生存領(lǐng)地的擴(kuò)張，在此過程中，入侵物種遺傳多樣性增長(zhǎng)較慢。例如，尼羅河鱸（維多利亞鱸魚）屬于淡水食肉性魚種，體型巨大，自然環(huán)境中，最高可生長(zhǎng)至兩百公斤，最長(zhǎng)可達(dá)兩米。在上世紀(jì)六十年代，尼羅河鱸被引入非洲的維多利亞湖。尼羅河鱸在適應(yīng)生長(zhǎng)環(huán)境后開始進(jìn)入種群爆發(fā)階段，尼羅河鱸與湖中的本土魚種形成競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，經(jīng)常爭(zhēng)奪其他魚類食物；并且尼羅河鱸體型巨大，屬于雜食性物種，會(huì)捕食其他魚類作為食物。在短短幾十年間，已經(jīng)造成維多利亞湖中近百種魚類的滅絕。入侵物種在爆發(fā)階段會(huì)采用不同方式進(jìn)行種群數(shù)量的快速增長(zhǎng)，對(duì)于遺傳多樣性的影響會(huì)隨著物種擴(kuò)張方式發(fā)生變動(dòng)。

二、本土物種遺傳多樣性變化解析

（一）入侵物種的直接影響

入侵物種的直接影響表現(xiàn)在與本土物種進(jìn)行雜交。在雜交過程中，入侵物種會(huì)直接造成本土物種遺傳多樣性降低，甚至造成本土物種的徹底滅絕。在雜交過程中，入侵物種對(duì)于本土物種會(huì)造成以下危害：第一，若兩物種間血緣較遠(yuǎn)，會(huì)造成雜交物種的環(huán)境適應(yīng)性降低；第二，入侵物種容易獲得本土物種的優(yōu)良性狀，增加入侵物種的環(huán)境適應(yīng)能力；第三，雜交產(chǎn)生的不育體，會(huì)與本地物種競(jìng)爭(zhēng)生長(zhǎng)資源，減少本土物種的生存領(lǐng)地；第四，雜交會(huì)使本土物種基因受到污染，尤其對(duì)于瀕危物種，極易加快物種滅絕速度。

雜交優(yōu)勢(shì)一般會(huì)體現(xiàn)在血緣較近的物種之間，但是雜交物種在繼承本土物種優(yōu)良性狀后，會(huì)對(duì)本土物種遺傳多樣性造成極大威脅。例如，大米草是本土歐洲米草與互花米草雜交所產(chǎn)生不育后代經(jīng)過染色體加倍形成的雜交物種。該雜交物種繼承了歐洲米草與互花米草的優(yōu)良性狀，具有極強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力，能夠生長(zhǎng)在歐洲米草無法生長(zhǎng)的裸灘，并且大米草具備極強(qiáng)的入侵能力，會(huì)搶占?xì)W洲米草原有的生長(zhǎng)環(huán)境，限制本土物種的遺傳基因交流，造成本土物種遺傳多樣性下降。入侵物種通過雜交所產(chǎn)生的后代會(huì)加強(qiáng)環(huán)境適應(yīng)能力，對(duì)本土物種造成巨大的威脅。

（二）入侵物種的間接影響

入侵物種的間接影響主要表現(xiàn)在本土物種生活環(huán)境片斷化。入侵物種在基因進(jìn)化后會(huì)與本土物種進(jìn)行生活領(lǐng)地競(jìng)爭(zhēng)。在此過程中，本土物種因?yàn)楦?jìng)爭(zhēng)力較低，所以造成生存環(huán)境被分割成多個(gè)區(qū)域，使得本土物種的種群規(guī)模下降，降低了本土種群的雜合度和基因多樣性，最終導(dǎo)致本土物種遺傳多樣性下降。例如，在十九紀(jì)中葉，一名英格蘭農(nóng)場(chǎng)主攜帶若干兔子來到澳大利亞定居。兔子在放養(yǎng)至農(nóng)場(chǎng)后，因?yàn)榘拇罄麃喭寥浪绍洝]有天敵，所以兔子在澳大利亞進(jìn)入了瘋狂的繁衍階段。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在上世紀(jì)三十年代，澳大利亞的兔子種群數(shù)量已經(jīng)增長(zhǎng)至了一百億只。在兔子種群爆發(fā)階段，兔子搶占本土物種的生活領(lǐng)地，搶奪當(dāng)?shù)厥巢輨?dòng)物食物，并將本土物種的生活領(lǐng)地分割成多個(gè)區(qū)域，使得本土物種之間的基因流通減少，造成本土物種基因的雜合性降低，加劇了近親衰退。入侵物種在侵略本土物種生存領(lǐng)地的過程中，本土物種的生存環(huán)境被片斷化，導(dǎo)致本土物種無法進(jìn)行有效的基因交流，使得本土物種遺傳多樣性降低。

三、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，入侵物種在定居階段遺傳多樣性會(huì)暫時(shí)降低，經(jīng)過基因進(jìn)化和環(huán)境適應(yīng)后遺傳多樣性會(huì)逐步增加；本土物種受到入侵物種直接或間接影響，會(huì)造成本土物種遺傳多樣性的快速下降。在了解生物入侵對(duì)于遺傳多樣性的影響后，通過預(yù)測(cè)物種進(jìn)化方向，可以有效排除對(duì)本土物種造成威脅的有害物種。

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